Nghiên cứu tổng hợp dẫn xuất của nalidixic axit

ĐẠ
ẠI HỌC QUỐC
Q
GIA
A TP. HỒ CHÍ
C MINH
H
TR
RƯỜNG ĐẠI
Đ HỌC B
BÁCH KHO
OA TP.HỒ
Ồ CHÍ MIN
NH
K
KHOA
CƠN
NG NGHỆ
Ệ HĨA HỌC

------ **------

NGUYỄN
N
T
THỊ DIỄM
M PHƯƠNG
G

NGHIÊN CỨU TỔ
ỔNG HỢP DẪN XUẤ

ẤT CỦA N
NALIDIX
XIC AXIT

C
Chun
ngàành: Cơng nghệ
n
hóa họọc
Mãã số: 6052755

LUẬN
N VĂN THẠ
ẠC SĨ
G THANH DANH
Hường dẫn chính: TS. TỐNG

T
TP.HỒ
CHÍ MINH,
M
tháng 12, năm 20144


ĐẠI HỌ
ỌC QUỐC
C GIA TP. HỒ
H CHÍ M
MINH
T

TRƯỜNG
Đ HỌC BÁCH KH
ĐẠI
HOA TP.H
HỒ CHÍ MIINH
K
KHOA
CƠN
NG NGHỆ
Ệ HĨA HỌC

------ **------

NGUYỄN
N
T
THỊ DIỄM
M PHƯƠNG
G

NGHIÊN CỨU TỔ
ỔNG HỢP DẪN XUẤ
ẤT CỦA N
NALIDIX
XIC AXIT

C
Chun
ngàành: Cơng nghệ
n

hóa họọc
M số: 6052275
Mã

LUẬN
N VĂN THẠ
ẠC SĨ
G THANH DANH
Hường dẫn chính: TS. TỐNG

TP
P.HỒ CHÍ MINH, tháng 12, năm 2014


Cơng trình được hồn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG-HCM
Cán bộ hướng dẫn khoa học : ...T.S Tống Thanh Danh....................................
Cán bộ chấm nhận xét 1 : ....TS. Hoàng Thị Kim Dung..............................
Cán bộ chấm nhận xét 2 : ..TS. Phạm Thị Hoàng Anh........................................
Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp.HCM
ngày . 13.. . tháng . .01 . . năm . .2014. . .
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ)
1. PGS. TS Nguyễn Ngọc Hạnh – Chủ tịch hội đồng
2. TS. Hoàng Thị Kim Dung – GV Phản biện 1.
3. TS. Phạm Thị Hoàng Anh– GV Phản biện 2.
4. TS. Nguyễn Thành Trung –Ủy viên hội đồng
5. TS. Huỳnh Khánh Duy

– Thư ký hội đồng

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên
ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có).

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

TRƯỞNG KHOA


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: NGUYỄN THỊ DIỄM PHƯƠNG

MSHV: 12050160

Ngày, tháng, năm sinh: 12/05/1987 Nơi sinh: Huế
Chun ngành: cơng nghệ hóa học Mã số: 605275

I. TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP MỘT SỐ DẪN XUẤT CỦA
NALIDIXIC AXIT
NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
- Tổng hợp Nalidixic axit
-Tổng hợp một số dẫn xuất của Nalidixic axit
- Khảo sát hoạt tính kháng khuẩn của Nalidixic axit và các dẫn xuất tổng hợp
được
II. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 30/06/2014

III. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 31/12/2014
IV. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN:TS. TỐNG THANH DANH
Tp. HCM, ngày …31……..tháng …12…năm 2014
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO
(Họ tên và chữ ký)

(Họ tên và chữ ký)

TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT HÓA
(Họ tên và chữ ký)


LỜI CẢM ƠN

Con xin chân thành cảm ơn Cha, Mẹ, gia đình ln ln động viên, sát cánh bên
con trong những lúc khó khăn, ln tạo điều kiện thuận lợi cho con học tập.
Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành các Q thầy cơ bộ mơn Kỹ thuật Hóa Hữu Cơ
đã giúp tôi trang bị tri thức, tạo môi trường điều kiện thuận lợi nhất trong suốt
quá trình học tập và thực hiện luận văn này.
Với lịng kính trọng và biết ơn, tơi xin được bày tỏ lịng cảm ơn tới Tiến sĩ Tống
Thanh Danh đã khuyến khích, chỉ dẫn tận tình, tạo mọi điều kiện thuận lợi cho
tơi trong suốt thời gian thực hiện nghiên cứu này.
Tôi xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến Ban Giám đốc và các đồng nghiệp Công ty
Suntory Pepsico Việt Nam đã giúp đỡ tôi rất nhiều về thời gian để tôi có thể
hồn thành nghiên cứu này.
Tơi xin gửi lời tri ân đến thầy cơ thuộc phịng thí nghiệm hoạt tính sinh học viện
hóa học đã hỗ trợ và tạo điều kiện giúp tơi có thêm thời gian làm thí nghiệm
ngồi giờ để có thể hồn thành luận văn đúng thời hạn.

Trân trọng!

i 
 


ABSTRACT

Quinolones are a very important family of antibacterial agents that are
widely prescribed for the treatment of infections in humans included gram positive and gram - negative bacteria. Specail, In 1962, G. Y. Lesher and his
collaborators introduced the first quinolone derivative, nalidixic acid (1-ethyl-1,4dihydro-7-methyl-4-oxo-1,8-naphthyridine-3-carboxilyc

acid)

which

had

moderate activity against gram-negative organisms and was started to attached all
sceinces in the world that having a lot of research and report about derivatives of
quinolone

from

common

elements

were

synthesized

and

applied

in

pharmaceutical. In this thesis, there are five derivatives be synthesized that
include: Nalidixate ethyl, Nalidixic acid hydrazide, 1-Ethyl-7-methyl-4-oxo-1,4dihydro-[1,8]naphthyridine-3-carboxylic acid (4-nitro-benzylidene)-hydrazide, 1Ethyl-7-methyl-4-oxo-1,4-dihydro-[1,8]naphthyridine-3-carboxylic

acid

(benzylidene)-hydrazide, 1-Ethyl-7-methyl-4-oxo-1,4-dihydro-[1,8]naphthyridine3-carboxylic acid (4-methyl-benzylidene)-hydrazide. By the way, Nalidixic acid
had also be synthesized through hydrolysis of Nalidixate ethyl. Moreover, these
derivatives were checked antibacterial activity by punch well/cup plate diffusion
method.

ii 
 


TÓM TẮT

Quinolone là một trong những họ các chất kháng sinh tổng hợp quan trọng
có phổ tác dụng rộng trong điều trị nhiễm khuẩn gam âm và gram dương được sử
dụng rộng rãi trên thế giới. Trong đó, năm 1962 hợp chất quinolone được phát
hiện đầu tiên trên thế giới là Nalidixic acid và cũng bắt đầu từ đây đã có rất nhiều
các nghiên cứu và báo cáo về tổng hợp các dẫn xuất của hợp chất quinolones với
phổ ứng dụng trong kháng khuẩn ngày càng đa dạng và phóng phú hơn. Trên cơ
sở đó, các nghiên cứu của luận văn tập trung vào tổng hợp một số dẫn xuất của

Nalidixic acid cũng như kiểm tra hoạt tính kháng khuẩn của các dẫn xuất tổng hợp
được. Kết quả của luận văn là đã tổng hợp được 5 dẫn xuất của Nalidixic acid bao
gồm Nalidixate Ethyl, Nalidixic acid hydrazide, 1-Ethyl-7-methyl-4-oxo-1,4dihydro-[1,8]naphthyridine-3-carboxylic acid (4-nitro-benzylidene)-hydrazide, 1Ethyl-7-methyl-4-oxo-1,4-dihydro-[1,8]naphthyridine-3-carboxylic

acid

(benzylidene)-hydrazide, 1-Ethyl-7-methyl-4-oxo-1,4-dihydro-[1,8]naphthyridine3-carboxylic acid (4-methyl-benzylidene)-hydrazide. Đồng thời thực hiện quy
trình tổng hợp Nalidixic acid mà từ đó có thểtổng hợp các dẫn xuất khác như một
định hướng mới cho các nghiên cứu sau. Ngoài ra các dẫn xuất và nalidixic acid
cịn được kiểm tra hoạt tính kháng khuẩn bằng phương pháp khuếch tán giếng
thạch.

iii 
 


LỜI CAM ĐOAN

Tơi cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và
chưa từng được ai công bố trong bất kỳ cơng trình nào khác.

Nguyễn Thị Diễm Phương

iv 
 


Luận văn thạc sĩ

GVHD Ts. Tống Thanh Danh

MỤC LỤC
MỤC LỤC ............................................................................................................... v
HÌNH ..................................................................................................................... vii
BẢNG ...................................................................................................................viii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT ............................................. ix
MỞ ĐẦU ................................................................................................................. 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN .................................................................................. 2
1.1Hợp chất quinolone: ............................................................................................ 2
1.2 Cơ chế hoạt động kháng khuẩn: ......................................................................... 4
1.3Ứng dụng của Nalidixic acid và một số dẫn xuất: ............................................ 10
1.4Một số nghiên cứu trong và ngoài nước về các dẫn xuất của Nalidixic acid:... 13
CHƯƠNG 2: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ......................................................... 19
2.1 Mục đích nghiên cứu: ....................................................................................... 19
2.2 Đối tượng nghiên cứu:...................................................................................... 19
2.3 Nguyên liệu và thiết bị: .................................................................................... 21
2.3.1 Nguyên liệu hóa chất và dung môi: ............................................................. 21
2.3.2 Dụng cụ và thiết bị ....................................................................................... 23
2.3.2.1 Dụng cụ:................................................................................................. 23
2.3.2.2 Thiết bị: .................................................................................................. 23
2.4 Phương pháp nghiên cứu: ................................................................................. 23
2.4.1 Đánh giá hoạt tính kháng khuẩn của dẫn xuất thu được bằng phương pháp
khuyếch tán đĩa thạch: ..................................................................................... 23
2.4.2 Phương pháp sắc ký cột:................................................................................ 24
2.4.3 Phương pháp sắc kí bản mỏng: ..................................................................... 25
2.4.4 Phương pháp đo phổ NMR: .......................................................................... 26
v
 

Luận văn thạc sĩ

GVHD Ts. Tống Thanh Danh

2.4.5 Phổ khối MS .................................................................................................. 26
CHƯƠNG 3. THỰC NGHIỆM........................................................................... 27
3.1 Tổng hợp Nalidixate ethyl và Nalidixic acid: .................................................. 27
3.2 Tổng hợp một số dẫn xuất của Nalidixic acid hydrazide: ................................ 29
CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ...................................................... 31
4.1 Tổng hợp Nalidixateethyl ................................................................................. 31
4.1.1 Tổng hợp Diethyl (6-methyl-2-pyridyl) aminoethylenemalonate ............... 31
4.1.2 Tổng hợp Ethyl 4-Hydroxy-7-methyl-1,8-naphthyridine-3-carboxxylate ... 33
4.1.3 Tổng hợp Nalidixate ethyl ........................................................................... 35
4.1.4 Tổng hợp Nalidixic acid: ............................................................................. 37
4.2 Tổng hợp một số dẫn xuất của Nalidixic acid hydrazide: ................................ 39
4.2.1 Tổng hợp Nalidixic Ethyl từ Nalidixic acid: ................................................. 39
4.2.2 Thí nghiệm tổng hợp Nalidixic acid hydrazide: .......................................... 40
4.2.3 Tổng hợp 1-Ethyl-7-methyl-4-oxo-1,4-dihydro-[1,8]naphthyridine-3carboxylic acid (4-nitro-benzylidene)-hydrazide (dẫn xuất của Nalidixic axit
hydrazide) ........................................................................................................ 41
4.2.4 Tổng hợp 1-Ethyl-7-methyl-4-oxo-1,4-dihydro-[1,8]naphthyridine-3carboxylic acid (benzylidene)-hydrazide ........................................................ 43
4.2.5 Tổng hợp 1-Ethyl-7-methyl-4-oxo-1,4-dihydro-[1,8]naphthyridine-3carboxylic acid (4-methyl-benzylidene)-hydrazide......................................... 45
4.3 Phản ứng tạo dẫn xuất giữa Nalidixic acid và Carbonyldiimidazole ............... 47
4.4 Khảo sát hoạt tính kháng khuẩn của Nalidixic acid và dẫn xuất: .................... 49
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ MỘT SỐ HƯỚNG MỞ CỦA ĐỀ TÀI ........... 55
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 57
PHỤ LỤC .............................................................................................................. 60

vi
 

Luận văn thạc sĩ

GVHD Ts. Tống Thanh Danh

HÌNH
Hình 1.1: Cấu trúc chung của hợp chất dạng 4 – quinolone .................................... 2
Hình 1.2: Cấu trúc của Nalidixic acid ...................................................................... 2
Hình 1.3: Các giai đoạn phát triển của hợp chất họ Quinolines............................... 3
Hình 1.4: Cơ chế kháng khuẩn của hợp chất quinolone theo giả thiết một ............. 4
Hình 1.5: Cơ chế kháng khuẩn của hợp chất quinolone theo giả thiết hai............... 5
Hình 1.6: Mối quan hệ cấu trúc và hoạt tính kháng khuẩn của hợp chất quinolones
.................................................................................................................................. 5
Hình 1.7: Dẫn xuất mới dạng 1,2,4-triazole của Nalidixic acid............................. 13
Hình 1.8: Quy trình tổng hợp dẫn xuất 1,2,4 – Triazole của Nalidixic acid .......... 16
Hình 1.9: Quy trình tổng hợp dẫn xuất của Nalidixic acid hydrazide ................... 16
Hình 1.10: Quy trình tổng hợp dẫn xuất dạng tricyclic của Nalidixic acid ........... 16
Hình 2.1: Quy trình thực hiện sắc ký cột ............................................................... 25
Hình 2.2: Phương pháp tính Rf ............................................................................... 26
Hình 3.1: Tổng hợp Nalidixate ethyl và Nalidixic acid ......................................... 27
Hình 3.2: Tổng hợp dẫn xuất của Nalidixic acid hydrazide................................... 29
Hình 4.1: TLC kiểm tra phản ứng giữa 2-Aminopicoline và Diethyl
ethoxymethylenemalonate sau 90 phút .................................................................. 31
Hình 4.2: Hệ thống phản ứng và kết quả TLC sau 4h phản ứng đóng vịng của
Diethyl (6-methyl-2-pyridyl)aminoethylenemalonate ........................................... 33
Hình 4.3: Hệ thống phản ứng và kết quả TLC sau 4h phản ứng alkyl hóa của Ethyl
4-hydroxy-7-methyl-1,8-naphthyridine-3-carboxylate .......................................... 35
Hình 4.4: TLC phản ứng thủy phân Nalidixate ethyl sau 1h phản ứng ................. 37
Hình 4.5: TLC phản ứng tổng hợp Nalidixate ethyl từ Nalidixic acid sau 5h phản

ứng .......................................................................................................................... 39
Hình 4.6: TLC phản ứng tạo thành Nalidixic acid hydrazide ................................ 40
Hình 4.7: TLC sau 24h phản ứng kết thúc ............................................................. 42

vii
 


Luận văn thạc sĩ

GVHD Ts. Tống Thanh Danh

Hình 4.8: TLC thể hiện phản ứng kết thức, và TLC kiểm tra sản phẩm sau khi đã
tinh chế ................................................................................................................... 44
Hình 4.9: TLC sau 24h phản ứng ........................................................................... 46
Hình 4.10: TLC sau 45 phút phản ứng giữa Nalidixic acid và carbonyldiimidazole
................................................................................................................................ 48
Hình 4.11: Kết quả đối kháng của mẫu thử với khuẩn S.aureus ............................ 51
Hình 4.12: Kết quả đối kháng của mẫu thử với khuẩn E. Coli .............................. 52

BẢNG

Bảng 2.1 Hóa chất dùng trong quá trình nghiên cứu tổng hợp .............................. 21
Bảng 2.2 Dung mơi cần dùng trong q trình tổng hợp, tinh chế và sắc ký .......... 22
Bảng 4.1 Kết quả kháng khuẩn của Nalidixic axit và các dẫn xuất thu được ........ 51

viii
 

Luận văn thạc sĩ

GVHD Ts. Tống Thanh Danh

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT

Ac
CTPT
DMSO
Et
EtI
h
KLPT
Me
MH+
Ph
Phổ 1H NMR
s
d
dd
t
q
m
TLC
Hex
AcOEt

Acetyl
Công thức phân tử
Dimethylsufoxide

Ethyl
Ethane Iodide
Giờ
Khối lượng phân tử
Methyl
Phân tử bị proton hóa (Protonated
molecules)
Phenyl
Phổ cộng hưởng từ proton (1H)
Đỉnh đơn
Đỉnh đôi
Đỉnh đôi của đỉnh đôi
Đỉnh tam
Đỉnh tứ
Đỉnh đa
Thin layer chromatography (Sắc ký
lớp mỏng)
Hexane
Ethyl Acetate

ix
 


Luận văn thạc sĩ

GVHD Ts. Tống Thanh Danh

LÝ LỊCH TRÍCH NGANG

Họ và tên: NGUYỄN THỊ DIỄM PHƯƠNG
Ngày, tháng, năm sinh: 12/05/1987

Nơi sinh: Huế

Địa chỉ liên lạc: Lô K301, chung cư Bầu Cát 2, Phường 10, Q. Tân Bình, Tp.HCM
Q TRÌNH ĐÀO TẠO:
- Từ 2005 đến 2010: ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – 268 Lý Thường Kiệt, Q. 10, TP.
HCM
- Từ 2011 đến 2012: ĐẠI HỌC TOYOHASHI – Nhật Bản
- Từ 2012 đến 2014: ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HCM – 268 Lý Thường Kiệt,
Q.10, Tp.HCM
Q TRÌNH CƠNG TÁC:
- Từ 2011 đến nay: CÔNG TY SUNTORY PEPSICO BEVERAGE VIET NAM,
đường Lê Văn Khương, Q.12 Tp. HCM

x
 


Luận văn thạc sĩ

GVHD Ts. Tống Thanh Danh

MỞ ĐẦU

Quinolone là một trong những họ các chất kháng sinh tổng hợp có phổ tác dụng
rộng trong điều trị nhiễm khuẩn gam âm và gram dương đóng vai trị quan trọng và
được sử dụng rộng rãi trên thế giới. Năm 1962 hợp chất quinolone đầu tiên được
phát hiện trên thế giới là Nalidixic acid và cũng bắt đầu từ đây dựa vào mối quan hệ

giữa cấu trúc với hoạt tính khánh khuẩn của hợp chất quinolone có rất nhiều các
nghiên cứu và báo cáo về tổng hợp các dẫn xuất của hợp chất quinolones với phổ
ứng dụng trong kháng khuẩn ngày càng đa dạng và phóng phú hơn [1, 2, 3]. Hoạt
tính kháng khuẩn của các hợp chất quinolone đóng vai trị vơ cùng quan trọng trong
lĩnh vực hóa dược, đó cũng chính là động lực và lý do để tiến hành thực hiện luận
văn “Nghiên cứu tổng hợp các dẫn xuất của Nalidixic acid” với mục tiêu nghiên cứu
của đề tài bao gồm:
-

Nghiên cứu và thực hiện quy trình tổng hợp Nalidixic acid

-

Nghiên cứu và thực hiện quy trình tổng hợp một số dẫn xuất của Nalidixic
acid bao gồm Nalidixate ethyl, Nalidixic acid hydrazide, 1-Ethyl-7-methyl-4oxo-1,4-dihydro-[1,8]naphthyridine-3-carboxylic acid (4-nitro-benzylidene)hydrazide,
carboxylic

1-Ethyl-7-methyl-4-oxo-1,4-dihydro
acid

(benzylidene)-hydrazide,

dihydro-[1,8]naphthyridine-3-carboxylic

acid

[1,8]naphthyridine-3-

1-Ethyl-7-methyl-4-oxo-1,4(4-methyl-benzylidene)-

hydrazide
-

Kiểm tra hoạt tính kháng khuẩn của các dẫn xuất tổng hợp được

 
 

1
 


Luận văăn thạc sĩ

GVHD Ts. Tống Th
hanh Danh

CHƯƠNG
C
1:TỔNG QUAN
Q

H chất qu
uinolone:
1.1 Hợp
Q
Quinolone
[44,5] được định
đ
nghĩa là họ các loạại thuốc kháng sinh tổng hợp dùnng

trong kháng
k
khuẩn
n. Cấu trúcc chung củaa hợp chất quinolone được
đ
thể hiiện như hìnnh
1.1.

X = N, CH hay C--R8
Hình 1.1: Cấu trrúc chung ccủa hợp ch
hất dạng 4 ––quinolonee
Trong đó thế
t hệ đầu tiên của cáác hợp chấất quinolonee là nalidixxic acidđượ
ợc
ợp đầu tiênn vào năm 1962 và ứnng dụng troong điều chhế thuốc trị bệnh nhiễm
m
tổng hợ
trung đường
đ
tiết niệu
n ở ngườii[6]. Nalidixic acid đư
ược phát hiệện bởi Georg
ge Lesher và
v
đồng ng
ghiệp một cách
c
hết sứcc tình cờ khhi đang tổng
g hợp chlorroquine với cấu trúc củủa
Nalidix

xic acid như
ư hình 1.2. Hợp chất qquinolones có
c vai trị qquan trọng trong
t
việc ứ
ức
chế quáá trình tự lắắp ráp và tự
ự nhân đôi của DNA trong
t
tế báo vi khuẩn, giúp khánng
khuẩn hiệu
h quả

1 Cấu trú
úc của Naliidixic acid
Hình 1.2:
2


Luận văn thạc sĩ

GVHD Ts. Tống Thanh Danh

Với hoạt tính kháng khuẩn và có phổ kháng khuẩn rộng, Nalidixic acid và các
hợp chất quinolone thu hút nhiềunghiên cứu tổng hợp các dẫn xuất của quinolonevà
ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực dược phẩm. Theo thời gian các giai đoạn phát triển
của hợp chất Quinolone được đánh dấu bằng các dẫn xuất quan trọng như hình 1.3

Hình 1.3: Các giai đoạn phát triển của hợp chất họ Quinolones
Thế hệ đầu tiên ngồi Nalidixic axit cịn có một số hợp chất quinolones khác

như cinoxacin (1), oxolixic axit (2)…các hợp chất này thường chỉ ức chế được AND
gyrase nên chỉ có tác dụng với vi khuẩn gam (-) đường tiết niệu và đường tiêu hóa
[6].

Xuất phát từ sự ra đời của Nalidixic acidngày càng có nhiều nghiên cứu tổng
hợp các dẫn xuất của nalidixic acid cũng như của quinolines với một số cải tiến trong
cấu trúc giúp tăng cường đặc tính kháng khuẩn và giảm tác dụng phụ lên cơ thể.

3
 


Luận văn thạc sĩ

GVHD Ts. Tống Thanh Danh

Do đó mục tiêu của đề tài nghiên cứu luân văn là tổng hợp Nalidixit acid và
một số dẫn xuất của nó cũng như khảo sát khả năng kháng khuẩn của các dẫn xuất
tổng hợp được.
1.2 Cơ chế hoạt động kháng khuẩn:
Các hợp chất dạng quinolones có khả năng ức chế q trình tổng hợp DNA của
vi khuẩn bằng cách thúc đẩy sự phân tách của DNA ra khỏi phức hợp của DNA với
enzyme DNA gyrase hay IV topoisomerase (enzyme mở vòng xoắn của DNA) khiến
vi khuẩn bị triệt tiêu[7, 8, 9]. Thông thường sẽ theo quy tắc chung là quinolone tác
động lên DNA gyrase đối với các vi khuẩn gam âm và ức chế DNA IV
topoisomerase đối với khuẩn gam dương[8]. Cấu trúc phức giữa quinolones với
enzyme và DNA hiện nay vẫn chưa được xác định nhưng có một số giả thiết được đề
xuất.
Giả thiết đầu tiên là các phân tử 4-quinolone tạo ra cặp liên kết cộng hóa trị với
DNA và enzyme DNA gyrase hay DNA IV topoisomerase như hinh 1.4

 

Hình 1.4: Cơ chế kháng khuẩn của hợp chất quinolones theo giả thiết một
Giả thiết thứ hai là tính chất ái nhân của hợp chất quinolone với ion kim loại
đóng vai trò quan trọng và là điều kiện kiên quyết cho tính chất kháng khuẩn của
quinolones như hình 1.5. Hợp chất quinolone liên kết với phức của enzyme DNA
thông qua cầu nối là các ion Mg2+[10].
4
 


Luận văn thạc sĩ

GVHD Ts. Tống Thanh Danh

Hình 1.5: Cơ chế kháng khuẩn của hợp chất quinolones theo giả thiết hai
Đặc điểm cấu trúc chung nhất cho hợp chất quinolones có hoạt tính kháng
khuẩn là vịng dạng 4 – quinolones có nhóm carboxylic acid ở vị trí thứ 3 như hình
1.6

Hình 1.6: Mối quan hệ cấu trúc và hoạt tính kháng khuẩn của hợp chất
quinolones
Trong đó:
R1 = Ethyl, cyclopropyl, vịng thơm có nhóm thế halogen…
R2 = H, -SMe hoặc R1 và R2 có thể kết hợp để tạo thành vịng
R5 = H, -NH2, -OMe
5
 

Luận văn thạc sĩ

GVHD Ts. Tống Thanh Danh

X = N, CH, CF, C-OMe, hoặc X và R1 có thể kết hợp để tạo thành dạng vịng
Z = Nhóm gắn với vịng cycloalkylamine
Các hợp chất quinolones có hoạt tính kháng khuẩn này ln có cấu trúc dạng
vịng đơi với một nhóm thế ở vị trí N1 và hầu hết các hợp chất hiện tại có ngun tử F
ở vị trí 6 và nhóm thế có N ở vị trí C7. Ngồi ra nhóm carboxylic ở vi trí 3 và 4 đóng
vai trò tạo liên kết hydro với emzyme DNA gyrase và DMA topoismerasenhằm ức
chế q trình tự nhân đơi DNA của vi khuẩn[11]. Do đó các vị trí cịn lại 1, 2, 5, 6, 7,
8 đóng vai trị quan trọng ảnh hưởng đến hoạt tính kháng khuẩn của hợp chất
quinolones. Hoạt tính kháng khuẩn của hợp chất quinolone sẽ phụ thuộc vào các
nhóm thế ở các vị trí 1, 2, 5, 6, 7, 8 vàsắp xếp khơng gian giữa các nhóm thế. 
Các nhóm thế ở từng vị trí đóng vai trị quan trọng và ảnh hưởng khác nhau
đến hoạt tính sinh học của hợp chất quinolones:
Vị trí 1: Hoạt tính kháng khuẩn của các hợp chất quinolones chịu ảnh hưởng
lớn bởi số lượng và sự sắp xếp không gian của các nhóm thế với nitơ. Điều này đã
được khảo sát và chứng minh thông qua kết quả nghiên cứu của giáo sư Suzue và
cộng sự của ơng[12]. Nhóm nghiên cứu cũng rút ra nhận xét nhóm thế đem lại hiệu
quả kháng khuẩn tốt là nhóm cycloprolyl, ethyl, t butyl kết hợp với flo như
Fleroxacin(3), phenyl có flo (4). Ngồi ra một số hợp chất quinolone có N1 gắn với
nhóm aryl như Danofloxacin (5) hay một số cấu trúc khác có vị trí 1 và 8 tạo thành
vịng như ofloxacin(6), levofloxacin(7), pazufloxacin….

Fleroxacin
Temafloxacin

6

 


Luận văn thạc sĩ

6 Ofloxacin

GVHD Ts. Tống Thanh Danh

Danofloxacin

7Levofloxacin
Ví trí 2: Một số nghiên cứu về mối quan hệ giữa hoạt tính kháng khuẩn của
quinolones với C-2 cho thấy hoạt tính kháng sẽ giảm khi có nhóm thế ở vị trí C-2
như methyl, hydroxyl hay methylthio. Nguyên nhân để giải thích cho kết luận này là
do vị trí C-2 gần với vị trí 3, 4 nơi tạo liên kết với enzyme của DNA [13]
Vị trí 5: Một số nhóm thế như halogen, nitro, amino, hydroxyl và alkyl ở vị trí
C-5 được cho là làm giảm hoạt tính kháng khuẩn của hợp chất quinolones. Tuy
nhiên, trong trường hợp nhóm thế ở vị trí C-5 là amino và quinolone có diflo ở vị trí
6 & 8 đồng thời N-1 với nhóm thế là cyclopropyl thể hiện khả năng kháng khuẩn tốt
với khuẩn gam dương. Do đó nhóm thế ở vị trí C-5 được cho là có tính quyết định
đến khả năng kháng khuẩn gam dương. Bên cạnh đó ảnh hưởng của nhóm amino ở vị
trí C-5 cịn phụ thuộc vào nhóm thế ở vị trí N-1 và C-8 như sparfloxacin(8) hay PD
124816(9). Ngồi ra, hợp chất quinolones với nhóm thế là methyl ở vị trí C-5 cho
thấy tăng hoạt tính kháng khuẩn[14] như grepafloxacin(10).

7
 

Luận văn thạc sĩ

GVHD Ts. Tống Thanh Danh

8 Sparfloxacin9 PD 124816

10 grepafloxacin
Vị trí 6:Vị trí C-6 ngồi nhóm thế là flo cũng có khá nhiều các nhóm thế khác
được giới thiệu và nghiên cứu, tuy nhiên các hợp chất quinolones này thường có hoạt
tính kém hơn so với nhóm thế flo. Tuy nhiên vẫn có một số hợp chất quinolones có
hoạt tính kháng khuẩn tốt hơn so với hợp chất có flo ở vị trí C-6 như garenoxacin
(11) có hoạt tính kháng khuẩn với các khuẩn gam (+) cao hơn so với
moxifloxacin(12)[15]. Bên cạnh đó, thời gian gần đây cũng có một số nghiên cứu
mới về hợp chất quinolones với nhóm thế NO2 ở vị trí C-6 thể hiện hoạt tính kháng
khuẩn tốt đối với khuẩn họ Streptococcus và Staphylococcus[16]

8
 


Luận văn thạc sĩ

GVHD Ts. Tống Thanh Danh

11 Garenoxacin12 moxifloxacin
Vị trí 7: Nhóm thế ở vị trí C-7 đóng vai trị quan trọng đối với hoạt tính kháng
khuẩn của hợp chất quinolones như dãy phổ kháng khuẩn, hoạt tính sinh học…Trong
đó nhóm thế ở vị trí C-7 chứa vịng thơm được tìm thấy có khả năng làm tăng hoạt
tính kháng khuẩn của quinolones. Đặc biệt các nhóm cycloamino vịng 5 hoặc 6 cạnh
(vịng pyrrolidine hay piperazine) là nhóm thế thơng dụng nhất được sử dụng ở vị trí

C-7. Nhóm thế piperazine được sử dụng trong khá nhiều hợp chất như
norfloxacin(14),levofloxacin(15)thường thể hiện khả năng kháng khuẩn gam (-) [17,
18]. Ngoài ra, nhóm thế Pyrrolidine (vịng 5 cạnh) được tìm thấy có hoạt tính kháng
khuẩn với khuẩn gam (+) như hợp chất Gemifloxacin (13)

13 Gemifloxacin14 Norfloxacin

5 Levofloxacin
9
 


Luận văn thạc sĩ

GVHD Ts. Tống Thanh Danh

Vị trí 8: Nhóm thế ở vị trí C-8 có xu hướng ảnh hưởng đến hoạt tính kháng
khuẩn liên quan đến nha khoa và thường có phổ kháng khuẩn rộng[19, 20]. Trong đó
một số nhóm thế như fluoro, Chloro, methyl và methoxy giúp tăng cường hoạt tính
kháng khuẩn đặc biệt với khuẩn gam (+) và một số nhóm thế khác lại làm giảm hoạt
tính kháng khuẩn [21]
1.3 Ứng dụng của Nalidixic acid và một số dẫn xuất:
Sự ra đời của Nalidixic acid với những ứng dụng quan trọng trong lĩnh vực
dượcphẩm được xem như là họ các chất kháng sinh tổng hợp quan trọng dùng trong
kháng khuẩn. Nalidixic acid[22] đã từng được sử dụng trong điều trị bệnh nhiễm
trùng đường tiết niệu do một số loại vi khuẩn như Escherichia coli, Proteus, Shigella,
Enterobacter, Staphylococcus, Pseudomonas,Klebsiella gây ra. Hoạt tính kháng
khuẩn của Nalidixic acid là nhờ có khả năng ngăn chặn sự phát triển và ức chế các
hoạt động tự nhân đôi của DNA trong vi khuẩn. Với sự phát triển không ngừng của y
học và lĩnh vực tổng hợp hóa dược ngày càng ra đời nhiều dạng dẫn xuất của

Nalidixic acid có khả năng ức chế sự hoạt động rất đa dạng các chủng loại vi khuẩn
gây bệnh.
Những nghiên cứu về tổng hợp các dẫn xuất của Nalidixic acid ngày càng thu
hút nhiều sự quan tâm,có khá nhiều báo cáo trên thế giới nghiên cứu nalidixic acid và
dẫn xuất của nó. Trong đó một số dẫn xuất hiện đang được sử dụng rất rộng rãi như
Moxifloxacin(16) thuộc thế hệ thứ tư của nhóm quinolones thường dùng trong điều
trị bệnh liên quan đến răng miệng hay xuất hiện trong một số thuốc nhỏ mắt để điều
trị viêm giác mạc (bệnh đau mắt đỏ)

16

Moxifloxacin
10

 


Luận văăn thạc sĩ

GVHD Ts. Tống Th
hanh Danh

Tương
T
tự Moxifloxaci
M
in, hợp chấất Gemiflox
xacin một dẫn
d xuất củủa Nalidixiic
acid thhuộc nhóm quinolone có phổ khááng khuẩn rộng thườnng được ápp dụng tronng

tổng hợ
ợp thuốc khháng sinh điều
đ
trị mộtt số bệnh như
n viêm phế quản cấấp tính, viêm
m
phổi nh
hẹ đến trun
ng bình. Gemifloxacin (17) có khhả năng khááng một số khuẩn gram
m
dương như Streeptococcus pneumoniiae, Staphyylococcus aureus, Streptococcuus
pyogen
nes và khuẩẩn gram âm Moraxellaa catarrhaliss, Acinetobacter lwoffi
fii, Klebsiellla
oxytocaa, Legionellla pneumopphila, Proteeus vulgaris

7 Gem
mifloxacin

Bên
B cạnh đó
ó hợp chất Ciprofloxac
C
cin thuộc thhế hệ thứ 2 của nhóm các dẫn xuấất
nalidixic axit họ quinolone,
q
t
thường
đượ
ợc ứng dụngg trong điềuu trị các bệnh liên quaan

ờng hô hấpp, đường tiếết niệu, tiêu hóa và nhiiễm trùng ổ bụng bao gồm
g
các loạại
đến đườ
vi khuẩẩn thuộc grram âm nhhư Eschericchia coli, Haemophilus
H
s influenzaae, Klebsiellla
pneumooniae, Legiionella

pnneumophilaa, Moraxellaa

catarrhaalis, Proteus

mirabilis

vàPseuudomonas aeruginosa
a
hay
h với mộột số khuẩnngram dươnng như Staaphylococcuus
aureus,, Streptococccu

pneumoniae, S
Staphylococccus

epiidermidis, Enterococcu
E
us

faecaliss, and Strepptococcus pyogenesdạ
p

ạng dẫn xuấất này có thhể dùng tro
ong điều chhế
thuốc ở dạng uốnng hay dạngg tiêm tĩnh đều được. Trên thị trư
ường có kh
há nhiều loạại
thuốc kháng
k
sinh sử
s dụng cip
profloxacin((18).

1
11